[发明专利]提升固态硬盘服务质量的方法及固态硬盘

说明书

本发明公开了一种提升固态硬盘服务质量的方法及固态硬盘，所述方法包括：周期性获取写I/O请求对应的剩余存储资源，结合写I/O请求的资源消耗速度确定写I/O请求的资源待消耗时间；根据写I/O请求的资源待消耗时间设定写I/O请求的最大调度延迟时间；识别未处理的I/O请求所属的类型，获取未处理的I/O请求的到达时间，结合最大调度延迟时间将未处理的I/O请求进行排序；根据未处理的I/O请求的排序处理未处理的I/O请求。本发明通过计算出写I/O请求的最大调度延迟时间，并结合未处理的I/O请求的到达时间对未处理的I/O请求的处理顺序进行调整，避免存储资源使用完而导致固态硬盘性能大幅波动，提升了服务质量。

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种提升固态硬盘服务质量的方法及固态硬盘。

背景技术

SSD(固态硬盘)已经被广泛应用于各种场合，随着计算机的性能要求提升，作为关键因素之一的固态硬盘的性能是影响全局性能的重点因素。

熟悉SSD(固态硬盘)的人都知道，SSD硬盘的I/O时延、IOPS和带宽的稳定性，是衡量SSD优劣的一个关键性指标，也是影响SSD QOS性能的关键要素。固态硬盘的物理器件主要由三大部分组成：主控制器、DDR、NAND颗粒芯片。SSD固件从功能上可划分为前端(FE)、Flash转换层(FTL)和后端(BE)组成。FE负责处理主机I/O请求的协议转换，FTL主要负责存储空间的逻辑地址到物理地址转换，BE主要负责NAND芯片的I/O调度和NAND接口协议转换。由于SSD颗粒读写性能和特性的差异，对于主机的读I/O请求，都是直接下发到后端从NAND中直接读取；而对于写I/O请求，都是先写入DDR缓存中，返回主机后通过刷Cache的方式写入NAND。

但是，由于NAND的介质特性，NAND必须要在擦除过后才能写入，所以在FTL层有一个垃圾回收功能(GC)，对数据进行搬迁和无效数据进行擦除，为后续的写回收存储空间。为了保证主机的读时延，系统BE都是优先调度主机的读I/O请求，主机写I/O请求通过Cache进行性能优化。由于传统的BE调度方式主要都是采用固定I/O类型比例调度方式，但是由于Cache大小限制，很容易因系统不同I/O请求类型的数量变化导致Cache不足引起性能的大幅波动，如系统内部GC启动后，即使主机I/O模型不变化，也因GC产生大量的后台读I/O请求、写I/O请求和擦除I/O请求，从而导致主机读写性能下降，而且导致I/O性能指标的大幅波动，这些因素都会导致QOS性能指标大幅降低。

发明内容

本发明提供了一种提升固态硬盘服务质量的方法及固态硬盘，以解决现有的固态硬盘在不同I/O类型的数据急剧增加时，导致主机读写性能下降而引起I/O性能指标大幅波动的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种提升固态硬盘服务质量的方法，其特征在于，其包括：周期性获取写I/O请求对应的剩余存储资源，结合写I/O请求的资源消耗速度确定写I/O请求的资源待消耗时间；根据写I/O请求的资源待消耗时间设定写I/O请求的最大调度延迟时间；识别未处理的I/O请求所属的类型，获取未处理的I/O请求的到达时间，结合最大调度延迟时间将未处理的I/O请求进行排序；根据未处理的I/O请求的排序处理未处理的I/O请求。

作为本发明的进一步改进，未处理的I/O请求包括读I/O请求、写I/O请求和/或擦除I/O请求。

作为本发明的进一步改进，剩余存储资源为当前Cache水位，资源消耗速度为当前写I/O请求的带宽。

作为本发明的进一步改进，根据写I/O请求的资源待消耗时间设定写I/O请求的最大调度延迟时间的步骤，包括：根据预设Cache水位警戒线阈值和写I/O请求的资源待消耗时间设定写I/O请求的最大调度延迟时间。